Präziser Arduino pH-Meter mit Atlas Scientific Sensor – Bauanleitung

Komponenten und Zubehör

Arduino UNO	×	1
Atlas Scientific Gravity™ Analog pH Sensor	×	1
Atlas Scientific Consumer Grade pH-Elektrode	×	1
20×4 LCD-Modul (mit I²C-Adapter empfohlen)	×	1
Gehäuse 158×90×60 mm (ABS)	×	1
Mini-Steckbrett	×	1
Widerstand 220 Ω	×	1
Widerstand 1 kΩ	×	1
11 mm Distanzbolzen & Schrauben (beiliegend zum pH-Sensor)	×	4
Jumper-Kabel	×	1
Acrylglasplatte (für Basisplatte)	×	1

Benötigte Werkzeuge

• Bohrmaschine, Bohrer, Trockenbau-Fräser, Feilen, Schraubendreher, Schraubstock, Bandsäge, Heißklebepistole, Lötkolben, Digitalmessschieber, Lineal
• Schutzbrille, Handschuhe, Atemschutz!

Software

• Arduino IDE

Projektbeschreibung

Bau eines **Tisch-pH-Meters** mit Atlas Scientific Gravity Analog pH-Schaltung & Elektrode, Arduino Uno und LCD-Anzeige.

Schritt 1: Gehäuse vorbereiten

LCD-Ausschnitt (Deckel)

1. Rechteck 98 × 40 mm mittig auf Deckel anzeichnen
2. 3,2 mm Pilotbohrung in einer Ecke
3. Mit 3,2 mm Fräser (Handbohrmaschine) Innenausschnitt fräsen
4. Mit Feile nacharbeiten auf Endmaß

BNC- & Arduino-Ausschnitte (Boden, Seitenwand)

1. Per Schablone (siehe Bilder) Mittelpunkt für BNC-Kreis & zwei Rechtecke für USB/Strom anzeichnen
2. Ausschnitte fräsen/bohren (Kreis: Bohrer; Rechtecke: wie LCD)

Basisplatte (Acrylglas 3,2 mm)

1. Auf 135 × 62,5 mm zuschneiden (Bandsäge)
2. 4 Montagelöcher Ø 2,38 mm (3/32″) bohren, eine Seite senken (Ø 4,4 mm, 3 mm tief) für flachen Auflag
3. 11 mm Distanzbolzen anschrauben (2 für Arduino, 2 für pH-Sensor – vom Sensor mitgeliefert)

Schritt 2: Elektronik einbauen

1. Basisplatte in Gehäuseunterteil setzen (Schrauben oder Heißkleber)
2. pH-Sensor auf Distanzbolzen schrauben
3. Arduino Uno auf Distanzbolzen schrauben
4. Mini-Steckbrett aufkleben
5. LCD: Header-Pins anlöten, in Deckel-Ausschnitt einsetzen, mit Heißkleber fixieren

Schritt 3: Verdrahtung

Gemäß Schaltplan (Bild) verdrahten. Mini-Steckbrett für 1 kΩ & 220 Ω Widerstände sowie 5 V / GND Verteilung nutzen. Die beiden Widersteller bilden einen Spannungsteiler für den LCD-Kontrasteingang (VO).

Schritt 4: Endmontage

1. Deckel & Boden mit Gehäuseschrauben verbinden
2. pH-Elektrode an BNC-Buchse anschließen

Schritt 5: Code aufspielen

1. Arduino per USB verbinden, IDE öffnen, Board „Arduino/Genuino Uno“ & Port wählen
2. LiquidCrystal-Bibliothek installieren (Bibliotheksverwalter: „liquidcrystal“ → „LiquidCrystal Built-in by Arduino, Adafruit“)
3. Atlas Gravity Library als ZIP hinzufügen: GitHub Atlas Scientific → Sketch → Bibliothek einbinden → .ZIP-Bibliothek hinzufügen
4. pH-Meter-Code kopieren & hochladen (siehe Code-Bereich)
5. Serieller Monitor (9600 Baud, „Carriage Return“) zeigt Messwerte & dient zur Kalibrierung

Schritt 6: pH-Sensor kalibrieren

Unterstützt **1-, 2- oder 3-Punkt-Kalibrierung** mit Pufferlösungen pH 4, 7, 10. Kalibrierdaten werden im EEPROM gespeichert.

Kalibrierbefehle (Serieller Monitor)

• Low-Point: cal, 4
• Mid-Point: cal, 7
• High-Point: cal, 10
• Löschen: cal, clear

Ablauf

1. Schutzflasche entfernen, Elektrode spülen
2. pH-4-Puffer in Becher, Elektrode eintauchen, rühren (Luftblasen entfernen)
3. Werte im seriellen Monitor beobachten, bis stabil (kleine Schwankungen normal)
4. Befehl cal, 4 senden → „LOW CALIBRATED“
5. Für pH 7 & 10 wiederholen (zwischenzeitlich Elektrode spülen!)

Temperaturkompensation

Sensor-Genauigkeit ±0,2 % im Bereich 7–46 °C. Außerhalb muss Temperaturkompensation ergänzt werden. Elektrode selbst verträgt 1–60 °C.

Arduino-Code

/* pH-Meter mit Atlas Scientific Gravity pH Sensor
   Serielle Befehle: "cal,4" "cal,7" "cal,10" "cal,clear"
   Baud: 9600, Carriage Return
*/

#include "ph_grav.h"        // Atlas Gravity pH Library
#include "LiquidCrystal.h"  // LCD Library

String inputstring = "";
boolean input_string_complete = false;
char inputstring_array[10];

Gravity_pH pH = A0;                    // pH-Sensor an A0
LiquidCrystal pH_lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); // LCD: RS=2, E=3, D4-D7=4-7

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pH_lcd.begin(20, 4);
  pH_lcd.setCursor(0,0); pH_lcd.print("--------------------");
  pH_lcd.setCursor(0,3); pH_lcd.print("--------------------");
  pH_lcd.setCursor(5, 1); pH_lcd.print("pH Reading");
  
  if (pH.begin()) Serial.println("Loaded EEPROM");
  Serial.println(F("Use commands \"CAL,4\", \"CAL,7\", \"CAL,10\" to calibrate"));
  Serial.println(F("Use command \"CAL,CLEAR\" to clear calibration"));
}

void serialEvent() {
  inputstring = Serial.readStringUntil(13);
  input_string_complete = true;
}

void loop() {
  if (input_string_complete) {
    inputstring.toCharArray(inputstring_array, 30);
    parse_cmd(inputstring_array);
    input_string_complete = false;
    inputstring = "";
  }
  Serial.println(pH.read_ph());
  pH_lcd.setCursor(8, 2);
  pH_lcd.print(pH.read_ph());
  delay(1000);
}

void parse_cmd(char* string) {
  strupr(string);
  if (strcmp(string, "CAL,4") == 0) {
    pH.cal_low(); Serial.println("LOW CALIBRATED");
  } else if (strcmp(string, "CAL,7") == 0) {
    pH.cal_mid(); Serial.println("MID CALIBRATED");
  } else if (strcmp(string, "CAL,10") == 0) {
    pH.cal_high(); Serial.println("HIGH CALIBRATED");
  } else if (strcmp(string, "CAL,CLEAR") == 0) {
    pH.cal_clear(); Serial.println("CALIBRATION CLEARED");
  }
}

Schaltplan